基于改进SLIC算法的温度保护器膜片跳变检测技术研究

作     者：杨昊宇 

作者单位：盐城工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：阚加荣;张春富

授予年度：2023年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：温度保护器 双金属膜片 跳变检测 改进SLIC算法 温度控制 

摘      要：温度保护器是保证电气装备安全的关键器件,当温度异常时温度保护器需要及时断开电气线路,避免重大安全事故的发生。双金属膜片是温度保护器的执行元件,其跳变性能是保证电气设备安全的前提。因此,在温度保护器装配之前需要对双金属膜片进行跳变检测,以确保温度保护器的可靠性。本课题致力于研究一种双金属膜片跳变检测技术,对双金属膜片的跳变及温度进行检测。针对本课题的研究,本文研究了一种基于图像处理的双金属膜片跳变检测方案。本文将从超像素分割算法的优化研究、检测方案总体设计、图像预处理方案研究及膜片跳变检测技术研究四个方面进行介绍,主要的工作内容分为以下几个部分:1、超像素分割算法的优化研究:本课题通过分析双金属膜片在温控环境下的图像序列来检测双金属膜片的跳变,为了满足实时性检测的要求,针对简单线性迭代聚类(Simple Linear Iterative Clustering,SLIC)算法的时耗问题进行优化。通过对图像构图原则和凸包理论的深入研究,提出一种基于凸包的SLIC超像素分割算法,利用凸包对图像进行预分类,以精准聚类的方式实现SLIC算法的优化,从而得到一种适用于本课题的快速超像素分割算法。2、检测方案总体设计:为了设计一款适用于本课题的检测平台,在对检测系统进行需求与功能分析的基础上,提出了双金属膜片跳变检测总体方案,完成了检测平台硬件结构设计,包含双金属膜片检测箱、双金属膜片检测工装、温度控制系统以及视觉采集系统,并完成了核心元件的选型。3、图像预处理方案研究:为了避免图像中异常像素点对图像质量的影响,突出膜片区域,本文对原始膜片图像的预处理方案进行了研究:通过对比常见滤波算法对原始膜片图像的处理结果,确定了以双边滤波作为本课题的图像降噪算法;通过对直方图均衡化算法和自适应对比度增强算法的研究,确定了以自适应对比度增强算法作为本课题的图像增强算法,并验证了该算法的性能。4、膜片跳变检测技术研究:为了实现基于改进SLIC算法的膜片跳变检测,本文对双金属膜片跳变前后特征进行了分析,提出了一种双金属膜片跳变检测方案,结合膜片触点几何特征与膜片阵列位置关系确定了膜片跳变检测综合判据,利用改进SLIC算法实现了双金属膜片的跳变检测,并通过温度控制系统实现膜片跳变温度同步采集。在介绍了膜片跳变检测的检测流程、人机交互界面及检测平台后,利用检测系统完成了相关测试并验证了膜片检测系统的性能。